一種高硬度耐磨鑄鐵錘頭的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及錘式破碎機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高硬度耐磨鑄鐵錘頭的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]錘式破碎機在磚廠及煤矸石加工廠廣為使用，錘頭在高速轉(zhuǎn)動中經(jīng)受物料的沖擊與磨損，是其主要的磨損件。現(xiàn)在磚廠較常使用的錘頭有高錳鋼錘頭、高鉻鑄鐵錘頭和雙金屬復(fù)合錘頭。但各種材質(zhì)錘頭都存在一定的局限性。高錳鋼經(jīng)水韌處理后的組織為單相奧氏體，在強烈沖擊、擠壓載荷的反復(fù)作用下，具有加工硬化的特點，并且沖擊能量越大，硬化效果越好。但是如果加工硬化效果不充分，表面硬度就偏低，其耐磨性就差。煤矸石加工廠使用后的高錳錘頭殘體其硬度只有HRC 28-32，顯然加工硬化不足，直接影響錘頭的使用壽命。高鉻鑄鐵基體主要由馬氏體及碳化物組成，具有很好的硬度及耐磨性，但是韌性較低，其ak值在3?5J/cm2。其在破碎的過程中遇到較硬的物料(如石子、鐵渣等)易碎裂。雙金屬鑄造錘頭使用效果較好，但價格偏高，性價比不合適。
[0003]因此，現(xiàn)開發(fā)一種適合于在磚廠及煤矸石加工廠使用的既不破碎又耐磨的錘頭是當(dāng)前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高硬度耐磨鑄鐵錘頭的制備方法，所得鑄鐵錘頭具有較高的初始硬度及適當(dāng)?shù)臎_擊韌性，硬度可達(dá)HRC58，沖擊功可達(dá)40J，可彌補高錳鋼及高鉻鑄鐵錘頭的缺點與不足，符合實際生產(chǎn)需求。
[0005]本發(fā)明提出的一種高硬度耐磨鑄鐵錘頭的制備方法，包括如下步驟:
[0006]S1、熔煉:將原料置于熔煉爐中升溫至熔融狀態(tài)，調(diào)質(zhì)，出爐得到合金液；
[0007]S2、澆注:將合金液進(jìn)行澆注得到錘頭坯體，澆注溫度2 1350°C;
[0008]S3、熱處理:將錘頭坯體升溫進(jìn)行奧氏體化，奧氏體化溫度Ta為920?950°C，然后保溫3.5?4.5h，等溫淬火得到高硬度耐磨鑄鐵錘頭，等溫淬火溫度Td為260?270°C，等溫淬火時間為1.8?2.2h。
[0009 ]優(yōu)選地，s I中合金液的組分與奧氏體化溫度存在如下關(guān)系:XmJm= (τΑ-910) /κΑ，Ka的值為2?4，η碳和η絡(luò)分別為合金液中碳元素和鉻元素所占重量百分比。
[0010]優(yōu)選地，SI中合金液的組分與等溫淬火溫度存在如下關(guān)系:η銅/n猛=(TD_250 )/KD，Kd的值為9?12，η銅和η猛分別為合金液中銅元素和錳元素所占重量百分比。
[0011 ] 優(yōu)選地，SI中合金液的組分按重量份包括:碳:3.58?3.62 %，硅:2.55?2.58 %，猛:0.39 ?0.42%，鉻:0.55 ?0.58%，鉬:0.26 ?0.28%，銅:0.52 ?0.55%，鎳:0.37 ?0.4%，磷:<0.05%，硫:<0.03%，其余為鐵。
[0012]優(yōu)選地，S3中，奧氏體化溫度Ta為930?940°C，然后保溫3.8?4.2h。
[0013]優(yōu)選地，S3中，等溫淬火溫度Td為263?267°C，等溫淬火時間為2h。
[0014]優(yōu)選地，SI中，出爐溫度為1450?1480°C。
[0015]本發(fā)明中各元素作用如下:
[0016]碳:作為形成石墨球的主要元素，可以有效的控制石墨個數(shù)及石墨大小，同時，適當(dāng)?shù)奶籍?dāng)量可以使鐵液易于流動，增加鐵液的充型能力，減少縮松縮孔，提高鑄件的致密性，但是碳含量過高，容易產(chǎn)生石墨漂浮，影響鑄鐵的性能。
[0017]硅:作為強烈促進(jìn)石墨化的元素，又能起到孕育的效果。較高的含硅量對鑄件的澆注及自補縮都有很大的好處。硅含量高些，對形成球狀石墨有利，但硅含量超過3.0 %時，沖擊韌性會急劇降低。
[0018]錳:可以擴大奧氏體區(qū)，增強了奧氏體的穩(wěn)定性；固溶在基體和碳化物中，可以強化基體，提尚硬度，提尚基體的洋透性。但是，$父尚的含猛量會弓I起晶粒粗大，且極易富集到共晶團的邊界形成珠光體或碳化物。嚴(yán)重時碳化物形成網(wǎng)狀，極大地影響了材料的韌性。由于錘頭要求具有較高的韌性，所以應(yīng)控制錳含量。
[0019]鉻:可提高淬透性，同時是碳化物形成元素，在球墨鑄鐵中，它能與碳生成M3C型碳化物可以作為有效的硬質(zhì)點彌散分布在基體上，提高材料的硬度及耐磨度。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)證實:含Cr 0.5%,碳化物約占15?20%，滿足實際需求。
[0020]鉬:可強烈提高材料的淬透性。加鉬后奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變受阻，并且降低了珠光體的臨界溫度，在較低溫度下進(jìn)行等溫淬火，能夠比較容易的得到鐵素體組織。另一方面，鉬是分配系數(shù)較低的正偏析元素，在奧氏體中心含量為0.39%，故鉬的添加應(yīng)控制在0.4%以下，并與銅、鎳配合使用。
[0021]銅:可擴大奧氏體相區(qū)，改善石墨球形狀和增加石墨球個數(shù)。具有良好的淬透性，為負(fù)偏析元素，當(dāng)鐵液在共晶點凝固時能夠削弱由鉬、錳的正偏析帶來負(fù)面影響，減少白亮區(qū)，促進(jìn)組織的均勻化。
[0022]鎳:可有效的擴大奧氏體相區(qū)，提高奧氏體穩(wěn)定性，同時具有良好的淬透性，所以能明顯改善基體的力學(xué)性能。
[0023]本發(fā)明采用含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵制備錘頭，其作為一種優(yōu)良的機械工程材料，具有硬度尚、初性好、重量輕及降首、減震等特點，可彌補尚猛鋼及尚絡(luò)鑄鐵纏頭的缺點與不足。而熱處理工藝對含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的組織和性能的影響很大，不同的奧氏體化參數(shù)及等溫參數(shù)，都會產(chǎn)生明顯的性能差異。
[0024]由于煤矸石硬度偏低，且較脆，在錘式破碎機破碎的過程中沖擊力較小，等溫淬火球墨鑄鐵錘頭的制備方法的加工硬化程度低于含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵磨球，故等溫淬火球墨鑄鐵錘頭的制備方法熱處理后應(yīng)保證其具有較高的初始硬度及適當(dāng)?shù)臎_擊韌性。
[0025]而含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵是近幾年來由等溫淬火球墨鑄鐵派生出的一種新型的球鐵材料。在等溫淬火球墨鑄鐵的基礎(chǔ)上加入強碳化物，使得貝氏體+奧氏體基體中彌散分布著M3C型鉻碳化合物。奧氏體化溫度較高時，奧氏體中碳含量較高時，奧氏體更加穩(wěn)定，最終組織中具有較多的高碳?xì)堄鄪W氏體，等溫溫度較高時，奧氏體不易轉(zhuǎn)變成針狀鐵素體和馬氏體，也使得最終組織中具有較多的高碳?xì)堄鄪W氏體;而奧氏體組織可以改善材料的沖擊韌性，但是會降低材料的硬度;在熱處理過程中，沖擊韌性和硬度表現(xiàn)出相互競爭、動態(tài)變化的過程，因此，根據(jù)合金成分調(diào)整熱處理制度，平衡沖擊韌性與硬度的關(guān)系成為獲得良好綜合性能的關(guān)鍵;本發(fā)明中，通過整體考慮奧氏體化溫度、等溫淬火溫度、奧氏體化時間、等溫淬火的保溫時間，揭示四個工藝參數(shù)之間的關(guān)系，通過對四個工藝參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，優(yōu)化了熱處理工藝制度，使得材料具有良好的綜合性能。本發(fā)明的硬度可達(dá)HRC 58，沖擊功可達(dá)40J，符合實際生產(chǎn)需求。
【具體實施方式】
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